Babbit rulmanlari 1839 yilda Isaak Babbitt tomonidan patentlanganidan beri aylanuvchi mashinalarning asosiy komponenti bo'lib kelgan. Zamonaviy sanoatdaBabbitt kombinatsiyalangan podshipnik- po'lat, quyma temir yoki bronza qobiqqa yopishtirilgan nozik oq metall (Babbitt) qatlamini tasvirlaydigan podshipniklar - turbinalar, yirik dvigatellar, generatorlar, kema dvigatellari va og'ir sanoat kompressorlari uchun eng keng tarqalgan dizaynlardan biri bo'lib qolmoqda. Bunday podshipniklarni tanlash yoki o'rnatishda har qanday muhandis so'rashi kerak bo'lgan birinchi savol oddiy: Babbitt qatlami qanchalik qalin bo'lishi kerak?
Javob raqam emas, balki diapazondir. Bu rulman hajmi, tezligi, yuki, yog 'oqimi va astar qanday ishlab chiqarilganiga bog'liq. Ushbu qalinlikni nima aniqlashini tushunish rulman nosozliklarini loyihalash, ta'mirlash yoki o'rganish bilan shug'ullanadigan har bir kishi uchun muhimdir.
Kombinatsiyalangan podshipniklar anatomiyasi
Babbitt kombinatsiyalangan podshipniklari oddiy kompozitsion g'oyaga asoslangan. qo'llab-quvvatlovchi material -- odatda yuqori-kuchli, qattiq{7}}po'lat yoki mis-xrom qotishmalari issiqlik uzatishni yaxshi talab qiladi -- rulman korpusining strukturaviy mustahkamligi va aniq o'lchamlarini ta'minlaydi. Babbitt qatlami ASTM B23 qoidalariga muvofiq qalay yoki qo'rg'oshin asosidagi oq metall qotishmalaridan tayyorlanadi va aylanuvchi milga tegib turgan ishqalanish yuzasini beradi.
Ushbu kompozitsion struktura rejalashtirilgan moddiy farqlardan foydalanadi. Po'latdan yasalgan po'latning Young moduli taxminan 200 GPa, Babbitt qatlaminiki esa uning o'ndan bir-dir. Bu yumshoq ichki qatlam kichik qattiq zarrachalar ta'sirida mahalliy ravishda egilib turishini bildiradi, shuning uchun u milni tirnab tashlashdan ko'ra, ularni xavfsiz ushlab turishi mumkin -. Shu bilan birga, Babbitt milning kichik noto'g'ri hizalanishiga moslashish uchun bir oz egilishi mumkin, bu massa mustahkamlik deb ataladi. Agar Babbitt qatlami mahalliy kontakt stresslarini yutish va tarqatish uchun juda nozik bo'lsa, bu muhim vazifalarning hech biri ishlamaydi.
Odatda Babbitt qatlami qalinligi diapazoni
Babbitt kombinatsiyalangan rulman uchun barcha qayta ishlangan Babbit qatlamlarining qalinligi 0,76 mm dan 3,18 mm gacha (0,030 dan 0,125 dyuymgacha). Ushbu diapazonda, rulmanning o'lchamiga va ishlashiga qarab, kichikroq diapazon paydo bo'ladi:
Oddiy motorlar, suv nasoslari va o'rta tezlikdagi fanatlarda mavjud bo'lgan kichik va o'rta rulmanlar odatda 0,76 mm dan 2,29 mm gacha (0,030 dan 0,090 dyuymgacha) tayyor Babbitt qalinligiga ega. Ushbu diapazonning pastki qismida - taxminan 0,030 dan 0,050 dyuymgacha yoki taxminan 0,75 dan 1,25 millimetrgacha - rulmanlar qattiqlik va issiqlik o'tkazuvchanligiga e'tibor berish uchun mo'ljallangan. Yupqaroq Babbitt qatlami Babbit yuzasiga mil va asosiy issiqlik qabul qiluvchi rolini o'ynaydigan po'lat tayanch o'rtasidagi issiqlik qarshiligini pasaytiradi. Bu ishlayotgan mashinalar uchun juda muhim, chunki ular yog'ning etarlicha qalin bo'lishi uchun yuqori haroratda ishlashi kerak.
Oʻrta{0}}va undan yuqori-soʻnggi modellarda Babbitt qatlamlari 0,060 dan 0,090 dyuymgacha (1,5 dan 2,3 millimetrgacha) boʻsh joy va integratsiyaga ega. Bu rulmanlar iflos yog 'yoki kamroq qattiq milya tayanchini ko'radi, shuning uchun qoldiqlarni va og'ishlarni yutish qobiliyati ko'proq issiqlikka chidamliligi bilan bir oz yuqoriroq ish haroratiga arziydi.
Bug 'turbinalari, gidroelektr generatorlari, kema haydovchi vallari va maydalagichning qo'zg'aysan podshipniklari kabi katta og'ir podshipniklar odatda 2,29 mm dan 3,18 mm gacha (0,090 dan 0,125 dyuym) yakuniy Babbitt qalinligini talab qiladi. Bunday o'lchamda oq metallning qalin qatlamlari kapital ta'mirlar orasida o'nlab yillar davomida ishlashi mumkin bo'lgan uskunalar uchun yaxshi aşınma bardoshliligini ta'minlaydi. Qo'shimcha qalinlik, shuningdek, ishga tushirish, yopilish va yukning keskin o'zgarishi kabi qisqa muddatli-vaqtlardagi og'ir yuklarni tarqatishga yordam beradi. Yumshoq oq metall qatlamdan mexanik damping, shuningdek, milning tebranishini kamaytirishga yordam beradi, ayniqsa bu o'lchamdagi Babbitt kombinatsiyalangan podshipniklari uchun kritik tezlikka yaqinlashayotgan yoki undan oshib ketadigan mashinalarda.
Ushbu me'yoriy chegaralardan tashqarida maxsus holatlar mavjud. Yupqa-qobiqli avtomobil dvigateli podshipniklari -- bular ham kombinatsiyalangan podshipniklardir -- 0,010 dan 0,030 dyuymgacha (0,25 dan 0,76 mm gacha) yupqa bo'lgan Babbitt yoki Babbitt qoplamali qatlamlarga ega bo'lishi mumkin. Bu juda yupqa qatlamlar uzluksiz lenta quyish yoki qoplama orqali amalga oshiriladi va ommaviy ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan. Ular, shuningdek, yog 'plyonkasi sharoitida ishlaydi, ular to'g'ri ishlayotganda metallarning metallar bilan aloqa qilishiga yo'l qo'ymaydi.
As-Quyma va oxirgi mashina qalinligi: muhim farq
Rulmanlarga texnik xizmat ko'rsatishda keng tarqalgan xato - quyma qoldiqlarini oxirgi ish qalinligi bilan aralashtirish. Podshipnik qobig'i-qayta yotqizilganda - markazdan qochma quyma, statik quyma yoki metall purkagich - Babbitt oxirgi spetsifikatsiya talab qilganidan qalinroq bosiladi. Bunday to'qimalarni tayyor qatlamdan 0,080 dan 0,150 dyuymgacha (2 dan 3,8 mm) qalinroq bo'lishiga ruxsat berilishi mumkin, bu esa keyingi burg'ulash, yog 'yivlarini kesish, cho'ntakni qayta ishlash va oxirgi sirtni tugatish uchun material beradi.
Sifat inspektori quyish bosqichida Babbittni o'lchab, ish qalinligi sifatida ushbu o'lchamdan foydalansa, juda qalin astarli podshipniklardan foydalanish mumkin. Bu ikkita savol tug'diradi. Birinchidan, qalinroq Babbitt, butun rulman devori orasidagi termal farq qanchalik katta bo'lsa, milya yuzasi qanchalik issiq bo'lsa, yog 'plyonkasi yupqaroq bo'ladi. Ikkinchidan, juda qalin Babbitt qatlami takroriy yuklar ostida sindirish ehtimoli ko'proq, chunki yumshoq metallar bir xil egilish kuchlari ostida tezroq harakat qiladi.
Boshqa tomondan, agar juda ko'p material kesilsa, oxirgi Babbitt qatlami asl dizayn talab qilganidan yupqaroq bo'lishi mumkin. Bu yotqizishni buzishi, podshipnikning chekka yuklarni ko'tarish qobiliyatini pasaytirishi va yomon holatlarda Babbitt{1}}po'lat birikmasining mahalliy po'stlog'iga olib kelishi mumkin. Santrifüj quyish katta Babbitt kombinatsiyalangan rulmanli qobiqlarni ishlab chiqarish va texnik xizmat ko'rsatishda keng qo'llaniladi. U birinchi qoplamaning qalinligini yaxshi nazorat qila oladi va ixcham, pufakcha{4}}siz tuzilishga ega. Fizika institutining Materiallarni tadqiq qilish maktublarida olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, markazdan qochma quyma Babbitt{6}}po'lat birikmasini metall inert gaz yoyi bilan payvandlash kabi boshqa usullarga qaraganda yaxshiroq bog'lanish kuchiga ega, shuning uchun bog'lanish mustahkamligi asosiy e'tiborga olinganda, markazdan qochma quyma eng yaxshi variant hisoblanadi.
Optimal qalinlikka ta'sir qiluvchi omillar
Babbitt kompozit rulmanlari uchun to'g'ri Babbitt qatlamini tanlash bir nechta tegishli dizayn omillarini muvozanatlashni anglatadi.
Rulman diametri va uzunlik nisbati asosiy o'lchamlarni aniqlaydi. Mil o'lchami 300 mm bo'lgan rulman diametri 100 mm bo'lgan podshipnikga qaraganda qalinroq Babbitt qatlamiga ega, chunki haqiqiy issiqlik kengayishi, milning egilishi va axloqsizlik yo'li rulman hajmi bilan ortadi. Insayderlarning fikriga ko'ra, Babbitt qalinligi milning diametrining taxminan 0,2% dan 0,5% gacha bo'lishi kerak, ammo bu belgilangan qoida emas, balki boshlang'ich nuqtadir.
MPa yoki psi da ko'rsatilgan o'ziga xos rulman yuki oq metallning siqish kuchi qanchalik ishlatilishi kerakligini aniqlaydi. Yuqori yuk ostida, yupqaroq Babbitt qatlami astardagi kuchlanishni kamaytiradi, shuning uchun rulman uzoqroq davom etadi. Amerika Sinov va Materiallar Jamiyati (ASTM B23) standart Babbitt navlarining kimyoviy tarkibi va mexanik xususiyatlarini belgilaydi. Qalay{4}}asoslangan ASTM 2-sinf, shuningdek, "Gen{6}}u-Babbitt" nomi bilan ham tanilgan, qo'rg'oshinga asoslangan navlarga qaraganda yuqoriroq siqish kuchiga ega, bu esa xuddi shu yuk uchun astarni bir oz yupqaroq qilishi mumkin.
Aylanish tezligi va yog 'oqimi bir xil darajada muhimdir. Chegara va gibrid moy sharoitida - yoqilgan va o'chirilgan - Babbitt qisqa, qo'pol teginishlarni ushlab turmasdan ushlab turishi kerak. Qalinroq Babbitt mil va qattiq tayanch o'rtasida ko'proq bo'shliqni ta'minlaydi, shuning uchun chizish izlari butun astardan o'tib, po'latga etib borishi dargumon.
Issiqlik nazorati turli ehtiyojlarni keltirib chiqaradi. Qalay{1}}asosidagi Babbitning issiqlik o'tkazuvchanligi taxminan 50 Vt/m·K, po'latniki esa 45 Vt/m·K ni tashkil qiladi. Ikkala raqam yaqin bo'lsa-da, Babbitt qatlami hali ham issiqlik muammosi bo'lib qolmoqda, chunki barcha ishqalanish issiqligi tayanchga, so'ngra rulman korpusiga va moy idishiga etib borishi uchun u orqali o'tishi kerak. Oddiy o'rta tezlikda ishlaydigan mashinada, qo'shimcha Babbitt qalinligining har 0,5 mm ortishi uchun butun rulman devorining barqaror issiqlik farqi-taxminan 3 dan 5 darajaga ortadi. Shuning uchun doimiy yog 'oqimi bo'lgan yuqori{12}}tezkor podshipniklar odatda qalinlik diapazonining ingichka uchidan foydalanadi.
Kelishuvning amaliy mulohazalari
Eski podshipnik ta'mirlashga yuborilganda, xizmat ko'rsatuvchi provayder odatda eskirgan Babbitt - yoki hech bo'lmaganda charchoq-zararlangan sirt qatlamini - kesib, uni yangi astar bilan almashtiradi. Yangi Babbittni qanchalik qalin qilib quyish va to'ldirishni tanlash shunchaki asl o'lchamni takrorlash emas, chunki rulman korpusi egilgan yoki foydalanishda shakli o'zgargan bo'lishi mumkin.
Agar qobiqdagi teshik kattaroq bo'lsa, xizmat ko'rsatish bo'yicha mutaxassis quyma qalinligini tuzatish uchun o'zgartirishi kerak bo'lishi mumkin, shunda oxirgi teshik o'lchami va moy bo'shlig'i asl ishlab chiqaruvchining ruxsat etilgan diapazonida bo'ladi. Bu erda texnika ehtiyotkorlik bilan o'lchashga javob beradi. Ultratovush tekshiruvi yangi babbit va layner o'rtasidagi bog'lanish sifatini tekshirish yoki laynerning haqiqiy yuk-ko'taruvchi qalinligiga zarar etkazishi mumkin bo'lgan yashirin teshiklarni izlash uchun ishlatilishi mumkin.
Xulosa qalinligi bo'yicha ko'rsatmalar
Muhandislik ma'lumoti uchun quyidagi jadvalda keng tarqalgan ishlatiladigan dastur toifalari bo'yicha odatiy Babbitt qatlamining qalinligi ko'rsatilgan:
| Ilova toifasi | Yakuniy Babbitt qalinligi (dyuym) | Yakuniy Babbitt qalinligi (mm) |
|---|---|---|
| Avtomobil yupqa{0}}qobiqli dvigatel podshipniklari | 0.010 – 0.030 | 0.25 – 0.76 |
| Kichik va o'rta sanoat rulmanlari (nasoslar, motorlar, fanatlar) | 0.030 – 0.090 | 0.76 – 2.29 |
| Katta og'ir podshipniklar (turbinalar, generatorlar, kemalar) | 0.090 – 0.125 | 2.29 – 3.18 |
Ma'lumotlar yozma qoidalar emas, balki sanoat sog'lom fikrlaridan kelib chiqadi. Har qanday rulman uchun asl ishlab chiqaruvchining dizayn chizmasi asosiy manba hisoblanadi. Agar chizmalar eski uskunada - boʻlgani kabi - yoʻqolgan boʻlsa, yuqoridagi qalinlik diapazoni taʼmirlash uchun yaxshi boshlanish nuqtasi boʻlib xizmat qiladi, agar ular mashinaning ish sharoitlari va nosozliklar tarixiga nisbatan tekshirilgan boʻlsa.
Shuning uchun, kombinatsiyalangan rulmanda Babbitt qatlamining qalinligi tasodifiy tanlanmaydi. Bu mexanik berish, issiqlik nazorati, charchoq kuchi va qirrali qirralarning ehtiyotkorlik bilan muvozanatidir. To'g'ri qabul qilish, podshipniklar o'nlab yillar davomida jimgina ishlashi yoki ishga tushirilgandan keyin bir necha oy ichida ishlamay qolishi mumkinligini anglatadi.
Malumot
- ASTM xalqaro. ASTM B23-20: Oq metall qotishmalarining qotishmalari uchun standart spetsifikatsiya (tijoriy "Babbitmetal" deb nomlanadi). West Conshohocken, PA: ASTM International, 2020.
- Fizika instituti (IOP). SnSb12Cu6 Babbitt qatlami MIG yoyini payvandlash va markazdan qochma quyish yo'li bilan tayyorlangan va uning mikro tuzilishi va bog'lanish kuchi yaxshilangan. . 6 jild, 2019, Materials Research Express.
- Amerika podshipnik ishlab chiqaruvchilar assotsiatsiyasi (ABMA). Gidrodinamik suyuqlik plyonkali podshipniklarni loyihalash va qo'llash bo'yicha qo'llanma. ABMA texnik nashri.